第二部分接地装置

一、接地的分类1、工作接地2、保护接地3、防雷接地4、静电接地为释放静电电荷、防止静电危险而设置的接地。如易燃油、天燃气罐和管道的接地等。1.接地的基本概念二、接地的几个基本概念1、接地装置1）接地体人工接地体和自然接地体；水平接地体和垂直接地体；2）接地线3）接地装置接地体和接地线的总和称接地装置。2、地：电气上的地，其特点是该处土壤中没有电流，即该处电位等于零。3、接触电压与跨步电压接触电压：跨步电压：4、接地电阻5、土壤电阻率2.接地装置的型式一、接地电阻的要求1KV以上电气设备接地电阻允许值：（Ω）1、大接地短路电流系统：≤2000/I；0.5(I＞4000)2、小接地短路电流系统：≤250/I3、小接地短路电流系统中无避雷线的配电线路杆塔：304、有避雷线的配电线路杆塔：10-30（与ρ的大小有）5、配电变压器：100KV及以上4；100KV及以下10；6、独立避雷针：107、人身安全接地：4二、接地装置的型式1、有避雷线的线路1）ρ≤100Ω.m的潮湿地区：可利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地，不必另设防雷接地。2）100＜ρ≤300Ω.m的地区：除了利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地外，还应设人工接地装置，接地体埋深不宜小于0.6-0.8m。3）300＜ρ≤2000Ω.m的地区：一般采用水平敷设的人工接地装置，接地体埋深不宜小于0.5m。4）ρ＞2000Ω.m的地区：可采用6-8根总长度不超过500m的放射形接地体，伸长接地体只在40-60m有效，不宜太长。5）居民区和水田中的接地装置，包括临时接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合环形。不同土壤电阻率地区的线路杆塔的典型接地装置土壤电阻率ρ(Ω.m)接地装置地面示意图工频接地电阻估算值Ｒ（Ω）冲击接地电阻估算值Ｒi(Ω)60KA下100KA下100以下7m或107.44.5100-3008m或15m15139.5300-500120°或27m27m1513.512.8500-1000120°或41m41m201715.6土壤电阻率ρ(Ω.m)接地装置地面示意图工频接地电阻估算值Ｒ（Ω）冲击接地电阻估算值Ｒi(Ω)60KA下100KA下1000-200090°54m或54m2520192000-400060°80m或80m3022204000以上6条100m或８条80m射线，或者２条连续伸长接地线不规定30292、变电所接地网变电所接地网应满足工作、安全和防雷保护的接地要求。一般的做法是根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器下面加装集中接地体以满足防雷接地的要求。变电所接地网的接地体一般以水平接地体为主，并采用网格形，以便使地面电位比较均匀。接地网均压带的总根数在18根及以下时，用长孔地网较经济；在19根及以上时，用方孔地网较经济。接地网常用4×40m扁钢或Ø20mm圆钢敷设，埋地0.6-0.8m，其面积大体与变电所的面积相同，两水平接地带的间距约为3-10m，需按接触电压和跨步电压的要求确定。接地网的总电阻R可以估算：式中L—接地电体的总长度m;S—接地网的总面积m2;ρ-土壤电阻率Ω.m;SLSR5.044.0一、工频接地电阻1、单根垂直接地体的接地电阻式中—接地体长度m；d—接地体用圆钢时的直径m，若为角钢时，d=0.84b(b为角钢边宽），若用扁钢，d=0.5b(b为扁钢宽度）1ln82dllgcR3、接地电阻的计算l2、水平接地体的接地电阻式中—接地体的总长度m；d—水平接地体的直径m；h--水平接地体的埋设深度直径m；A--水平接地体的形状系数；ARdhllgp2ln2l二、冲击接地电阻冲击系数a值可按下述经验公式计算：式中a—系数，采用垂直接地体时为0.9，采用水平接地体时为2.2；I—通过每根接地体的雷电流幅值（KA）；ρ—土壤电阻率（KΩ.m)，取雷季中最大可能值；—棒或带的长度，或圆环接地体的圆环直径m。gchRRa/2.18.09.01lIaal三、接地电阻的测量方法1、测量方法及接线测量接地电阻的方法最常用的有电压、电流法，比率计法和电桥法。对大型接地装置如110kV及以上变电所接地网，或地网对角线D≥60m的地网不能采用比率计法和电桥法，而应采用电压、电流表法，且施加的电流要达到一定值，测量导则要求不宜小于30A。1）电压、电流法采用电压、电流法测量接地电阻的试验接线如图-1所示。这是一种常用的方法。施加电源后，同时读取电流表和电压表值，并按下式计算接地电阻，即式中Rs——接地电阻，Ω；U——实测电压，V；I——实测电流，A。IURs132T2T1UPAPVVA图-1电压电流法测接地电阻的试验接线T1-隔离变压器；T2-变压器；1-接地网；2-电压极；3-电流极图-1中，隔离变压器T1可使用发电厂或变电所的厂用变或所用变50-200KV，把二次侧的中性点和接地解开，专作提供试验电源用；调压器T2可使用50-200KVA的移圈式或其它形式的调压器；电压表PV要求准确级不低于1.0级，电压表的输入阻抗不小于100kΩ，最好用的分辨率不大于1%的数字电压表（满量程约为50V）；电流表PA准确级不低于1.0级。1）电极为直线布置发电厂和变电所接地网接地电阻采用直线布置三极时，其电极布置和电位分布如图-2所示，其原理接线如图-2所示。图-2测量工频地装置的直线三极法电极和电位分布示意图直线三极法是指电流极和电压极沿直线布置，三极是指被测接地体1、测量用的电压极2和测量用的电流极3。一般，d13=（4～5）D，d12=（0.5～0.6）d13，D为被测接地装置最大对角线的长度，点2可以认为是处在实际的零电位区内。实验步骤如下：（1）按图-2接好试验接线，并检查无误。（2）用调压器升压，并记录相对应的电压和电流值，直之升到预定值，比如60A，并记录对应的电压值。（3）将电压极2沿接地体和电流极方向前后移动三次，每次移动的距离为d13的5%左右，重复以上试验；三次测得的接地值的差值小于电阻值的差值小于5%时即可。然后三个数的算术平均值，作为接地体的接地电阻。如果令取时，时，分别测得接地体的接地电阻为Rg1、Rg2、Rg3,则接地体的接地电阻Rg为,1312dd5.017.02gg1g2g3R2.16R1.9R0.73R图-3三极法的原理接线图如果d13取(4-5)D有困难时，在土壤电阻率较为均匀的地区可取d13=2D,d12=1.2D;土壤电阻率不均匀的地区可取d13=3D,d12=1.7D。2．电极为三角形的布置电极三角形布置示意图如图-4所示。此时，一般取d12=d13≥2D，夹角图-4电极三角形布置图1-接地体；2-电压极；3-电流极测量大型接地体的接地电阻时，宜用电压、电流表达、电极采用三角形布置。因为它与直线法比较有下列优点：1）可以减小引线间互感的影响；2）在不均匀土壤中，当d13=2D时，用三角形法的测量结果，相当于3D直线法的测量结果；用三角形的测量结果，相当于3D直线法的测量结果；3）三角形法，电压极附近的电位变化较缓，从29到60°的电位变化相当于直线法从0.618d13到0.5d13的电位变化接地电阻Rg为式中U12——电压极与被测接地装置之间的电压；I——通过接地装置流入地中的测试电流；a——被测接地装置的等效球半径；d12——电压极和被测接地装置的等效中心距离；d13——电流极和被测接地装置的等效中心距离；——电流极和接地装置等效中心的连线与电流极和接地装置等效中心的连接线之间的夹角，一般取。12g22131212131213U111R1aIdddd2ddcos1213dd2D,303．测量工频接地电阻当被测接地装置的对角线较长，或在某些地区（山区或城区）按要求布置电流极和电压极有困难时，可以利用变电所的一回输电线的两相导线作为电流线和电压线。由于两相导即电压线与电流线之间的距离较小，电压线与电流线之间的互感会引起测量误差。这时可用四极补偿法进行测量。图-5是消除电压线和电流线之间的互感影响的四极法的原理接线图。图-5的四极是指被测接地装置1、测量用的电压极2、电流极3以及辅助电极4、辅助电极4离被测接地装置边缘的距离d14=30-100m，用高输入阻抗电压表测量1、2，1、4和2、4之间的电压。电压U12、U14和U24以及通过接地装置流入地中的电流I，得到被测接地装置的工频接地电阻。图-5四极法测量工频接地电阻的原理接线图1-被测接地装置；2-测量电压极；3-测量电流极；4-辅助电极222g121224141R(UUU)2UI式中U12—被测接地装置1和电压极2之间的电压；U14—被测接地装置1和辅助极4之间的电压；U24—电压极2和辅助极4之间的电压；I—通近接地装置流入地中的试验电流。同时为了减少电压线和电流线这间互感的影响，可使用架空线的一相作电流线，另外再从地面放一根电压测试线，两根丝沿同一方向布线，但应间距一定的距离，最好能大于10m。在试验中如遇到升电流有困难时，应检查架空线路的导线接头是否接触好，接触电阻是否过大，电流极和电压极的接地是否可靠，如不可靠处理，如在测试电流极和电压极四周加盐水处理。如我们有一次在做一水电厂的接地电阻测试时，调压器调到满量程却升不起电流，最后检查是由于试验时所用的35kV架空线路导线弓子接头长期失修、氧化，使接头处电阻过大所致，经处理后电流才会升到预定值。1）试验时用交流电源测量接地电阻时，应采用独立电源，通常单独的所用变压器，并把中性和接地点打开，以防分流引出误差，或升不起电流，也可使用1:1的隔离变压器，其中性点接至被测接地体，相线接至电流极。电压的高低根据电流回路阻抗和所需要的升的电流进行估算。在满足测量要求的前提下，应尽量采用较低的电压。2）在许多变电所中，输电线路的架空地线是与变电所接地装置连接在一起的，这会影响变电所接地装置接地电阻的测量结果，因此，在测量时，应把架空线路的避雷线与变电所接地装置的电连接断开。3）电流极处因要注入较大的电流，会对附近的人畜造成伤害，因此，在测量时要有专人监护。4）在试验时电流引线要流过较大的电流，因此，电流回路要有较大的导线截面。4．测量注意事项图-6比率计法的试验接线1-接地体2-电压极；3-电流极；M-比率计采用比率计法测量接地电阻的试验接线如图-6所示。2）比率计法比率计M指针的偏转与两个线圈流过的电流比成比例，事先将比率计的刻度由电阻值校准，测量时可以直接从刻度上读出接地电阻值。如MC-07、MC-08型和L-8型比率计即是这种接线。3）电桥法（也称电位法）图-7电桥型接地电阻测量仪的原理接线（a）接线方法一；（b）接线方法二1-接地体；2-电压极；3-电流极P检流计；S-开关；Sa、Sb-滑动电阻调节手柄；T-试验变压器电桥法另一种常用的原理接线，如图-7（b），所示。调节滑线电阻r，使检流计（P）指针指零（或接近零）。此时，I1Rg=I2r,接地电阻为：rllRg12在实际接地电阻测试中，取,k为倍数率电阻并随系数，n为电桥倍率，于是得Rg=nr式中Rg——接地电阻．使用时，调节滑线电组r，使检测流计中的电流为零（或接近零），从刻度盘上取电阻值，乘以所选择的倍率n,即为被测的接地电阻值Rg。常用的ZC-8、ZC-29、JD-1、L-9型的E-1型等地阻仪，都属于这类接线。nkll12消除干扰的措施1．消除接地体上零序电流的干扰发电厂、变电所的高压出线由于负载不平衡，经接地体部有一些零序电流流过，这些电流注过接地装置时会在接地装置上产生电压率，给测量结果带来误差，常用如下措施进行消除。（1）增加测量电流的数值，消除杂散电流对测量结果的影响。我们知道接地电阻Rg=U/I，即接地电阻等于接地装置上的电压降与电流的比值。这个电